Электрическая батарея Натана Стабилфилда
Ко всем, кого это может касаться. Да будет известно, что я Натан B Стаблфилд гражданин Соединенных штатов Америки, проживающих в Мюррей в графстве Кэллоуэй и штате Кентукки, изобрел новую и полезную электрическую батарею спецификация, которой ниже.Изобретение относится к электрической батарее, и оно обеспечивает новое практическое использование её для генерации электрического тока достаточной силы, а также предоставляет средство для создания не только постоянного тока в первичной цепи, но и индуцированного мгновенного вторичного тока.Хорошо известно, что если какая-либо вольтова пара погружена в воду или помещена во влажную землю, то эта пара (элемент) будет подвержена гальваническому эффекту достаточной интенсивности, чтобы произвести ток. Если несколько элементов соединены, то они образуют аккумулятор известный, как "водная батарея", которая обычно используется для зарядки электрометров, но она не способны дать какой-либо значительный ток из-за большого внутреннего сопротивления.Этот принцип, в некоторой степени, присутствует и в новом классе батарей, но только лишь в связи с использованием воды или влаги, как электролита. Изобретение использует новую вольтову пару, построенную таким образом, чтобы значительно умножить или увеличить электрическую мощность обычной вольтовой ячейки, и в то же время производить в действие магнитное поле, имеющее достаточно сильный индуктивный эффект, чтобы вызвать ток в соленоиде или вторичной обмотке.В связи с этим изобретение предполагает форму вольтовой батареи с магнитными свойствами индукции достаточной интенсивности, чтобы иметь возможность использования для практических целей.Далее подробно описана конструкция этого изобретения.
На Рис. 1 сбоку электрическая батарея построена в соответствии с настоящим изобретением. Рис. 2 является центральным продольным разрезом батареи, показывая её погружение в воду в качестве электролита. Рисунок 3 представляет собой увеличенный вид в разрезе части батареи, показывая более четко способ намотки вольтовой пары или, другими словами, проводов, составляющих пару. Рисунок 4 представляет собой вертикальный разрез батареи, показывающий модификацию для использования с индукционной катушкой.
Со ссылкой на прилагаемые чертежи, цифра 1 обозначает мягкий железный сердечник вдоль всей батареи и желательно в виде болта, имеющего на одном конце гайку 2, которая позволяет легко собрать вместе части батареи и также довольно легко разобрать для ремонта, как легко это понять. На центральную расположенную продольно основную часть 1 батареи на противоположных концах съемно установлены противоположно – расположенные боковины 3, ограничивающие корпус магнитной катушки 4 батареи, указанные боковины 3 из дерева или другого равноценного материала. Корпус катушки 4 батареи компактно образован тесно намотанной медной и железной проволками 5 и 6, соответственно, эти провода формируют электроды вольтовой пары, и обязательно изолированы друг от друга, с тем, чтобы не иметь металлического контакта, предпочтительный порядок намотки, хорошо виден на рис 3.
Предпочтительно, чтобы медная проволока 5 была в изоляционном покрытии 7. Железная проволока 6 — голая, для большей степени воздействия электролита и в то же время могла активизировать магнитное поле, которое создается и поддерживается в пределах и вокруг тела катушки 4, когда батарея находится в эксплуатации и производит электрический ток.
Железный провод может также быть изолирован, не нарушая оперативности батареи, т.к. для наилучших результатов провода 5 и 6 наматываются бок о бок в каждой катушке или слое обмотки, как это ясно показано на рис. 3. Т.о. в каждой катушке или слое обмотки будут чередоваться виток медного и железного провода, формируя вольтову пару. Понятно, что может быть разное количество отдельных катушек или слоев провода, в зависимости от требуемого размера и емкости батареи.
Каждая катушка или слой обмотки отделена от соседних катушек или слоев слоем ткани или эквивалентного изоляционного материала 8 и аналогичный слой изоляционного материала 9 также окружает продольный стержень 1, чтобы оградить от этого стержня внутреннюю катушку или слой обмотки.
Клеммы 10 медного и железного проводов 5 и 6 разъединены, чтобы сохранить характер провода, как электрода вольтовой пары. Но терминалы проводов соединяются посредством включения любого электрического инструмента или устройства, с которым они могут быть связаны по причине электрических токов, текущих через такой инструмент или устройство, генерируемых в теле катушки 4.
Катушка 12 соленоида (вторичная катушка) может быть расположена непосредственно сверху на теле катушки 4. Они должны быть разделены подходящим изоляционным материала 15. Терминалы (выходы)16 соленоида (вторичной катушки) могут быть подключены к каким-либо инструментам обычно управляемым вторичным током, таким например, как микрофон-передатчик или телеграфные реле.
Магнитное поле, создаваемое током, протекающим через тело катушки 4, индуцирует вторичный ток во вторичной катушке 12, когда производятся замыкания и размыкания первичного тока между терминалами катушки 4.
Как видно из рис. 4, устройство батареи— практически самогенерирующая индукционная катушка, и она может быть использована, в этом качестве так долго, пока она мокрая или влажная. Катушка 4 будет производить электрический ток в описанном порядке. Также очевидно, что по причине магнитного свойства индуктивной катушки тела 4 основная часть 1 обязательно будет намагничена, в то время как ток проходит через тело 4. Так, что батарея, по желанию, может быть использована в качестве самостоятельно генерирующего электромагнита, при этом отметим, что обеспечить этот результат можно простым соединение терминалов проводов 5 и 6 вместе после смачивания и увлажнения тела катушки.
Многие другие виды использования описанной здесь батареи напрашиваются специалистам, и необходимо помнить, что можно прибегать к любым изменениям в форме, пропорции и незначительных изменениях в конструкции деталей, но не отступать от основного принципа, или жертвовать любым из преимуществ этого изобретения.
| Натан Стаблфилд, энергия земли | 
|
В 1892 году, неосведомленный о беспроводных изобретениях прошлых 60 лет, Натан создает электромагнитный индукционный беспроводной телефон и демонстрирует его своему другу Рейни Уэллс. Несколько лет спустя, Натан развивает и усовершенствует беспроводной телефон,который использует естественную проводимость через землю и воду. Даже без Стаблфилда, Маркони до сих пор не был бы истинным изобретателем радио - Никола Тесла изобрел его раньше Маркони.Маркони,фактически, использовал собственные патенты Тесла как материалы для исследований. Тесла, в свою очередь, был среди любопытных зрителей при демонстрации радио в 1902 ом Стаблфилдом в Филадельфии.  Стаблфилд также разработал батарею, чтобы снабдить энергией это устройство.Индукционный беспроводной телефон, продемонстрированный публично в Канаде и Европе в 1882 и 1883 , запатентован в US1886.В этом патенте упоминается поднятая емкость.Так что это не то же самый, передатчик волн Герца.Это, очень напоминает цепь,где емкость действует как антенна и земля используется как заземлитель.Индукционная катушка используется в качестве высокого самоиндукции только, чтобы создать очень высокий потенциал или напряжение в эфире. Тесла пишет позже о передатчике, который он разработал, "Я взялся энергично за развитие своего усиливающего передатчика , теперь однако, не так как с первоначальным намерением произвести одну из больших мощностей,а как с целью изучения, как построить лучшее. Это по существу , схема высокой самоиндукции с малым сопротивлением , которая в его устройстве,по способу возбуждения и срабатывания, как могут говорить, диаметральная противоположность схеме передающей цепи, типичной для телеграфии по Герцу или электромагнитному излучению."  Стаблфилд экспериментировал с земляным радио с 1882 года, но запатентовал свое изобретение гораздо позже.Достоверные свидетели видели его эксперименты с заземленным радио,и это основной исторический приоритет Стаблфилда. В то время как Маркони мог только послать телеграфные "точки и мчаться", сигнализируя с большой трудностью через статически заполненную среду, Натан Стаблфилд уже послал человеческий голос с громкой, бархатной ясностью.Другим бы принять и реализовать это (Fessenden, DeForest, Bethenod, Braun), но никто не мог дублировать системы Стаблфилд. Никола Тесла дублировал эксперименты с импульсами в земле уже в 1892, сообщая о них в лекциях и патентуя некоторые воплощения в 1901.Не кто очевидно никогда не обнаруживал истинной powerpoints, которая снабжала энергией устройство Стаблфилда. Приоритет в этом принадлежит Натану Стаблфилду. Кроме того, его устройство было единственным, в котором естественная энергия были получена, увеличена , и полностью использована как основной источник.  После всех этих демонстраций "земляного радио", Стаблфилд исcледовал "Магнитные волны" и разработал несколько систем, которые не используют клеммы заземления для обмена сигналами. Телефонная беспроводная связи на большие расстояния была его цель. Многие представляют, что это было радио, как мы его знаем, но некоторые особенности этих устройств Стаблфилда являются отличительными от других. Первые его передатчики и приемники были телефонные ,не телеграфные.В своих предварительных экспериментах, земляные батареи были использованы для питания аппаратов, которые были связаны длинной горизонтальной воздушной линией. Натан Стаблфилд добивался неуклонного прогресса в этой форме телефонной передачи, но не использовал ни генераторы, ни искрового разряда . Г-н Стаблфилд рассуждал, что, так как электрические волны проходят на всей земле , то может быть возможным, посылать сигналы в отдаленные места. Земли, пронизанная природными электрическими волнами может служить носителем для человеческого голоса. Земля будет действовать и как генератор и проводник сигнала . Как буря, несущая сообщения по ветру, эти электрические волны могли нести радиосвязь немедленно в любую часть мира. Эти передачи велись через заземление и использовали ячейку Stubblefield для питания.  
Смотрите также:
|
Простая самодельная ячейка - земная батарея. Почти любой жидкий или сырой объект, у которого есть достаточно много ионов, чтобы быть электрически проводящим, может служить электролитом для ячейки. Как новинка или демонстрация науки, возможно включить два электрода в лимон, картофель, стакан безалкогольного напитка, и т.д. и произвести маленькое количество электричества. На 2005,
"датчики меток времени с двумя картофелем" широко доступны в хобби и магазинах игрушек; они состоят из пары ячеек, каждый состоя из картофеля (лимон, и т.д.) с двумя электродами, включенными в это, связанный последовательно, чтобы сформировать батарею с достаточным количеством напряжения, чтобы снабдить энергией электронные часы. Самодельные ячейки этого вида не имеют никакого реального практического применения, потому что они производят намного меньше существующих — и стоят гораздо больше в единицу произведенной энергии — чем коммерческие ячейки, из-за потребности в частой замене фруктов или овоща.
Ячейка состоит из проводящих пластин с различнымместоположений в электропотенциальном ряду металлов, вставленных в грунте так, чтобы почва действовала как электролит в гальваническом элементе. Также, устройство действует как перезаряжаемая батарея. Работая только как электролитические устройства, устройства не были непрерывно надежны вследствие условия засухи. Эти устройства использовались ранними экспериментаторами как источники энергии для телеграфии. Однако, в процессе монтажа длинных телеграфных проводов, инженеры обнаружили, что были электрические потенциальные разности между большинством пар электростанций телеграфа, следуя из естественных электрических токов (названы telluric токами) текущий через заземление. Некоторые ранние экспериментаторы действительно признавали, что эти токи были, фактически, частично ответственны за распространение высоких выходных мощностей батарей земли и длинных сроков службы. Позже, экспериментаторы использовали бы одни только эти токи и, в этих устройствах, пластины стали поляризованными.
Было давно известно, что непрерывные электрические токи текли через твердые и жидкие части Земли, и наличие тока от электрически проводящей среды в отсутствии электрохимических изменений (и в отсутствии термоэлектрической точки разветвления) была установлена Лордом Келвином. "Морская батарея Лорда Кельвина" не была химической батареей. Лорд Келвинзаметил, что такие переменные как размещение электродов в магнитном поле и руководстве потока сред затрагивали текущую производительность его устройства. Такие переменные не затрагивают работу с батарейным питанием. Эти металлические пластины были погружены в плавную среду и создали гидродинамический генератор. В различных экспериментах металлические пластины были симметрично перпендикулярны направлению потока среды и были тщательно помещены относительно магнитного поля, которое дифференцированно отклоняло электроны от плавного потока. Электроды могут быть асимметрично ориентированных по отношению к источнику энергии, однако.
Чтобы получить естественное электричество, экспериментаторы воткнули бы две металлических пластины в заземление на определенном расстоянии друг от друга в направлении магнитного меридиана, или астрономического меридиана. Более сильные токи вытекают с юга на север. Это явление обладает значительной однородностью текущей силы и напряжения. Поскольку Земные токи вытекают с юга на север, электроды помещены, начинаясь на юге и заканчиваясь на севере, увеличить напряжение на столь же большом расстоянии насколько возможно. На многих ранних реализациях стоимость была препятствующей из-за сверхуверенности относительно чрезвычайного расстояния между электродами.
Было найдено, что все общие металлы ведут себя относительно так же. Два раздельных электрода, имея нагрузку во внешней цепи, связанной между ними, расположены в электрической среде, и энергия передана среде в такой манере, что "свободные электроны" в среде взволнованы. Свободные электроны тогда текут в один электрод к большей степени чем в другом электроде, таким образом заставляя электрический ток течь во внешней цепи через нагрузку. Ток вытекает из той пластины, положение которой в electropotential ряду около отрицательного конца (такого как палладий). Произведенный ток является самым высоким, когда эти два металла наиболее широко отделены друг от друга вelectropotential ряду и что материал ближе конец положительной величины на север, в то время как это в отрицательном конце находится к югу. Пластины, одна медь и другое железо или углерод, связаны над землей посредством провода с так небольшим количеством сопротивления насколько возможно. В такой договоренности заметно химически не разъедаются электроды, даже когда они находятся в земле, насыщаемой с водой, и связываются вместе проводом в течение долгого времени.
Было найдено, что, чтобы усилить ток, было самым результативным опустить северный положительный электрод глубже в среду чем южный электрод. Самые большие токи и напряжения были получены, когда разность подробно была такова, что линия, сращивающая эти два электрода, была в направлении магнитного провисания провода, или магнитной склонности. Когда предыдущие методы были объединены, ток был отведен и использован в любой известной манере. В некоторых случаях, пара пластин с отличающимися электрическими свойствами, и с подходящими защитными покрытиями, была проложена в грунте ниже заземления. Защитное или другое покрытие закрывало каждую всю пластину. Медная пластина могла быть покрыта с силовым коксом, обработанным каменноугольным материалом. К цинковой пластине мог быть применен слой войлока. Чтобы использовать естественное электричество, земные батареи питали электромагниты, нагрузку, которые были частью моторного механизма.
Читать далее
| Эксперимент с земляным элементом |
|
Провел эксперимент по земляным элементам по мотивам статьи Земляные батареи (Earth Battery). Благо, особых трудностей и затрат нет. Больше всего заинтриговало то, что этот элемент не является химическим и напряжение на электродах возникает благодаря токам, циркулирующим в земле, так называемым теллурическим токoм.
Схема эксперимента.
Согласно статьи мах напряжение и ток можно получить
если расположить в направлении север- юг, что и было сделано. В качестве электродов надо бы использовать пластины и чем больше площадь их поверхности, тем лучше.
В качестве положительного электрода использовал медный прут длиной 90 и 40 см сечением 35мм2,  отрицательным электродом служили обрезки оцинкованного профиля длиной 100см.
 
Оцинкованный профиль(-) удалось забить на 60 см, медный прут – на 80см, короткий полностью.Кстати на дворе июль, дождя давно не было, земля сухая.
Расстояние между электродами 17м. Замер показал напряжение – 1.072В. Ток короткого  замыкания :7,13 — 2,7mA/мин.
Выводы из эксперимента:
· Не знаю насчет напряжения, а для увелиния потребляемого тока, площадь электродов надо увеличить.Хотя напряжение тоже растет, но незначительно.
· Напряжение даже присутствует при замере между электродом и растением, но при коротком замыкании ток практически равен нулю.
· Чем дальше стоят материалы электродов друг от друга в электрохимическом ряду напряжений, тем больше выходное напряжение.(имхо все-таки без электролиза не обходится, хотя земля сухая и твердая как камень).
· Напряжение между электродами из одного материала тоже существует(отрицательным является тот, который глубже в земле или у которого площадь соприкосновения с землей больше).
· Напряжение,после снятия КЗ, растет постепенно.
· В течение суток напряжение меняется, но незначительно, на сотые доли.
Электрохимический ряд напряжений металлов(стандартные электродные потенциалы) Буду дальше «копать» эту тему. Продолжение | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Эксперимент с земляным элементом (продолжение) |
|
Представлю более подробный отчет о проделанных экспериментах и наблюдениях на тему "земляные элементы". Может быть кого-нибудь эта тема интересует, и будут полезны мои наблюдения.И так по порядку
Так же, как в предидущем эксперименте отрицательный электрод - оцинкованный профиль в количестве 5 шт., положительный электрод - медные прутки в количестве 4 шт. сечением 35мм2, каждый. Расположение электродов юг-север, расстояние между ними 33 м. Измерения производились 2-мя цифровыми мультиметрами. Напряжение между электродами 0,947 В. Результаты замеров при коротком замыкании приведены в таблице 1
| |||||||||||||||||||||||||||||||
| Эксперимент с земляным элементом 3 |
|
Подставляя показания из таблици в формулу закона Ома для полной цепи, учитывая погрешность измерений и принимая R=0, внутреннее сопротивление элемента, т.е rземли(сопротивление между электродами) равно в среднем 10,2 Ом. Значение сопротивления при расстоянии между электродами 17 м (предидущий опыт, таблицу измерений не привожу, поверьте на слово), так же 10,2 Ом. Может быть многие об этом знают, но я для себя сделал открытие.Позже мне попалась статья, где сказанно, что с увеличннием расстояния сопротивление земли даже уменьшается.
Так, что поднять напряжение закапыванием в землю множества электродов, на мой взгляд не удастся. Сбор отдельных,(попалась мне такая статья) зарытых в землю банок в батарею, как на рисунке справа? Мне кажется, здесь попахивает химическим элементом. Да и вообще это не рабочая схема. Нарисуйте её в виде принципиальной схемы.
Ну с, продолжим. В качестве отрицательного электрода решил попробовать лист оцинкованного железа размером 500 Х 300 мм.
 Положительный электрод, все те же медные пруты. Результаты измерений в таблице.
Значения напряжения и тока из последнего столбца оставались постоянными на протяжении получаса, после чего измерения прекратил.Т.о падение значений с увеличением площади электродов замедляюся, и после некоторого момента прекращаются. Возможно в дальнейшем они снова начнут падать, но это нужно проверять. Напряжение U = 881 мВ. При коротком замыкании U к.з= 36,5 мВ, I к.з= 30 мА. Напряжение конечно низковато, но значение тока с течением времени не падает!
|
Данные по схеме можно посмотреть здесь. Светодиод, как не странно, светился. Ток потребления был 4,3 мА при напряжении 450 мВ. При подключении к элементу(см. рис. в начале статьи), светодиод так же светился. Я удивился, потому что ранее при подключении данной схемы к пальчиковой батарейки ток потребления был около 80 мА. Конечно, при подключении к "земляному элементу" светодиод горит не так ярко как от батарейки, но все-таки горит.
| Практические схемы земляных элементов |
|